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关于碳纤维复合材料在航模飞机上的应用

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  摘 要:在新兴科技飞速发展的今天,各种新型材料的出现使得更多的科技可以运用到我们的日常生活中,碳纤维复合材料就是其中表现突出的一种,本文就碳纤维复合材料在航模飞机上的运用进行了分析和研究,概述了碳纤维复合材料的一些优缺点,尤其是在航空领域上的各种应用。
  关键词:碳纤维;应用;航模
  前言
  早在上个世纪中期,碳纤维复合材料就被人们作为一种新型的结构材料研发了出来,而随着科技的高速发展,碳纤维复合材料作为一种重要的材料一直处于全球科学家们的重点研发对象,而在这个领域已经取得了长远的进步与研究成果,并逐渐运用到我们的日常生活中,尤其是在航空领域。
  1.碳纤维复合材料的兴起
  新型材料对于人类的意义可谓是攀登高峰的云梯,在发现玻璃纤维之后,碳纤维也被人类研发并广泛运用起来。碳纤维,顾名思义就是由这便是碳元素组成的一种纤维,它具有质量轻、强度高、耐高温耐高压、化学性质稳定等优良性质。而在航天事业高速发展的今天,这些特性正好符合了宇航工业的要求,所以碳纤维复合材料的发展十分迅猛,在短短几十年便在全球范围内兴起。在目前的科技下,碳纤维中的碳含量相当高,而由于碳的性质,碳纤维不仅有着其他材料无法达到的高强度物理性质,而且还有着可以在两千摄氏度时依旧保持惰性的稳定的化学性质的。另外,碳纤维极易加工、易于其他材料融合、易修复等极其优良的工业性质,这些都是其他材料望尘莫及的优点。因此在许多不同的领域都可以得到应用,这也是碳纤维比其他材料发展更为迅猛的重要原因。在航空领域,人们都看中了碳钎维复合材料的优良性能,所以碳纤维复合材料的身影随处可见,无论是商务飞机还是军用飞机,甚至航天飞机上都大量使用了这种新型材料,而对于用料相对较少的航模飞机,最佳选择便是碳纤维复合材料。
  2.常见的碳纤维复合材料
  2.1碳纤维增强树脂基复合材料
  碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)是碳纤维众多种类中的一种,其突出的优点就是质量轻、强度高、耐高温耐高压、化学性质稳定等,现在已被广泛运用在了各个领域,尤其是航天领域。美国军用的“鹞”式飞机,有28%的材料就是碳纤维。其机翼等大型部件就是采用了一种石墨环氧的碳纤维制作得到的,这一 设计使得机身比旧材料轻了10%,也大大增大了飞机的有效载重。我们可以大胆预测,在不久的将来碳纤维复合材料将成为航空机器制造的主要材料,无论是在民用飞机或者军用飞机上,甚至是无人驾驶机、飞机航模上。碳纤维复合材料都将扮演着不可替代的主要角色。在直升飞机领域,以碳钎维为主体的有机材料使得直升飞机重量更轻,承载重物的质量更大,飞机本身的坚固性和安全性也得到了大幅度的提升。在科技含量更高的大飞机领域内,碳纤维复合材料更是占到了惊人的四分之一,大飞机的重量减轻,直接的减少了大飞机的资源消耗和废气排放,也使得人们的出行安全得到了全面的提升与充分的保证。在我们主要研究的航模飞机领域,碳钎维复合材料的引进使得航模飞机的质量大幅度减轻,在航模飞机型号规格完全相同时,使用了碳纤维复合材料的航模飞机比普通的航模飞机飞行速度更快,能达到的最大升空高度几乎提升到原来的两倍,使航模飞机的科研进展提升到不可思议的高度。
  2.2碳复合材料
  碳作为元素周期表中比较稳定的化学元素,不仅可以单独作为稳定的碳纤维被使用,也可以作为其他材料的增强材料,以碳作为增强材料的所形成的新的复合材料称为碳复合材料。这种材料因为碳的加入也具有了碳的一些优良特性,比如碳复合材料的密度很低,具有良好的导热性,在高温情况下仍然保持着较高的强度和稳定的化学性质。因此,在航空领域有着许多部件都需要这些良好的特性。航模飞机与大飞机等一些航空机器对比显得体积小质量轻的多,所以碳复合材料的加入使得航模飞机如虎添翼,不仅可以获得更快的速度和更大的爬升高度,还可以大幅度延长航模飞机的使用时间,并且能使航模飞机适用于更加恶劣的工作环境,比如高温高压时,采用了碳复合材料的航模飞机依然可以保持正常的工作。随着航天事业的发展,航天工业也是日新月异,对碳纤维复合材料的需求越来越高,对其的要求也不仅仅满足于现状,碳钎维领域需要新的跨越性的研究来使得航空航天事业也取得飞跃性的进步。首先,碳钎维复合材料的造价还是比较高昂,我们急需研发出低成本的方法制造碳纤维复合材料,这样才能使得碳纤维材料可以大量的用于生产,甚至是我们的日常生活中。然后,碳纤维复合材料需要新的血液的输入,新型的有着新优点的材料可以使得科技更上一层楼。而我国目前对于碳纤维的研究还相当浅显,既不能使得已研发出的碳钎维材料大量生产,也不能研发出新的碳钎维复合材料,这就需要我们投入更多的精力以及资源在这一方面,因为我们是人口大国,我们首先要满足我国自身的需求,再用高新的技术开展海外市场,在能走在世界的前列。而碳钎维复合材料的发展会带动许多领域的进步,其中航天航空事业的受益会是不可估量的,只有新技术的发展和新材料的使用才能使我们中华民族无数人的飞天梦得以实现,我们的生活也会向前进步。
  结语
  碳钎维复合材料可以大幅的减轻航模飞机的质量,提升航模飞机的速度与爬升高度,也能使航模飞机变得更加坚固,延长使用寿命,应对各种各样恶劣的环境。在大的方面,碳钎维复合材料可以推动整个航空航天事业的发展,推进全人类的发展。
  参考文献
  [1] 贺福.碳纤维及其应用技术[M].北京:化学工业出版社,2004.
  [2] 益小苏.先进复合材料技术研究与发展[M].北京:国防工业出版社,2006.
  [3] 陈信华.航模飞机在低空遥感中的应用研究[J]. 福建信息技术教育. 2013(04).
  [4] 王春净,代云霏.碳纤维复合材料在航空领域的应用[J]. 机电产品开发与创新. 2010(02).
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